MEDIDORES DE NIVEL

SARA MARCELA ORTÍZ RODRIGUEZ

DOCENTE: ING. GUILLERMO ZAPATA GONZÁLEZ

MECÁNICA DE FLUÍDOS

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA QUÍMICA

BOGOTÁ D.C., 25 DE AGOSTO DE 2010

1. OBJETIVOS DE FUNCIÓN

Determinar la ubicación de la interfase entre dos fluidos, los cuales pueden ser un líquido y un gas, dos líquidos; o entre sólidos granulares o fluidificados y un gas; y entre un líquido y su vapor, separables por gravedad con respecto a un plano de referencia fijo.

Controlar y conocer la cantidad almacenada de líquidos o sólidos en tanques Permite hacer un balance adecuado de materias primas o productos. Medir de manera indirecta el volumen o masa de líquidos o sólidos en partes determinadas de un proceso. Controlar secuencias de llenado y vaciado de tanques y reactores en procesos industriales por lotes. Mantener el nivel del sólido o líquido almacenado entre valores mínimo y máximo como medida de seguridad del proceso, y

para evitar sobrellenado del depósito. Maximizar la disponibilidad de la planta al momento de surtir un equipo con el fluido o sólido requerido. Reducir costos de operación de la planta al minimizar los paros imprevistos por falta de materias primas e insumos, ya que

permite conocer la cantidad con la que se cuenta para el proceso. Medir el nivel de agua en represas, para tener información en qué nivel se torna peligroso, pues se puede provocar un

desbordamiento, o de lo contrario sequías tomando niveles bajos. Realizar predicciones para niveles futuros y comportamientos en el nivel de agua de los ríos, lagos, estanques, represas, etc. Determinación primaria en un sistema de regulación destinado a mantener el nivel en un recipiente que forma de un proceso

continúo. Medir el nivel de sólidos en silos, chutes, bins, zarandas vibratorias en minería y en la industria de la construcción para

procesos de chancado o molienda. En plantas de cemento tienen variedad de mediciones de nivel de sólidos desde materias primas hasta productos terminados,

que incluyen polvo de cemento, carbón o flyash. Es una herramienta para monitorear y evitar derrames o fugas en efluentes de plantas mineras que se colectan en pozos o

sumideros. Ampliamente usados en estaciones de llenado de botellas, industria de alimentos, industria química, pues el nivel de llenado

del depósito dosificador es detectado en la estación de llenado. Determinar el contenido de los tanques para accionar válvulas y vertederos en la regulación de centrales hidroeléctricas. Útiles en la determinación de la altura de la lámina en los vertederos de medida. En la industria química, la medida de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que hay que administrar

en un proceso de mezcla, destilación, calderas. Etc. Suministrar datos fiables de volumen, nivel de llenado y presión. Ofrecer las mejores posibilidades de calidad máxima del producto mediante valores de medición fiables y exactos. En la industria de alimentos, especialmente en las confituras, permiten tener el control de la cantidad de trozos de frutas que

deben mezclarse (45%) para obtener un producto de igual cantidad de fruta. El llenado y el vaciado de depósitos depende de la cantidad de nivel que este pueda almacenar, el medidor de nivel envía la

información (puede ser mecánica o eléctricamente) para abrir o cerrar válvulas o compuertas.

2. CLASIFICACIÓN

MEDIDORES DE NIVEL

Medidores de nivel de Líquidos

Instrumentos basados en la presión hidrostática

*Manométrico*De Membrana*De tipo Burbujeo*De presión diferencial de diafragma

Instrumentos que utlilizan

características del líqudo

*Resistivo *Conductivo*Capacitivo*Ultrasónico

*De radar*De radación * Láser

Instrumentos de medida directa

* Sonda* Cinta y plomada

* Nivel de cristal* Instrumentos de flotador

Instrumento Basado en el

desplazamiento

Medidores de nivel de sólidos

Detectores de nivel de punto fijo

*De Diafragma*Cono Suspendido*Varilla Flexible.*Conductivo*Capacitivo*Paletas Rotativas*Radar de Microondas

Detectores de nivel Continuos

*Sondeo electromecánico.

*De báscula*Capacitivo*De presión diferencial.

*Ultrasónido*Radar de

microondas*Radiación

3. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS PRINCIPALES3.1. Medidores de líquidos3.1.1. Instrumentos de medida directa: Estos instrumentos permiten la medida de la altura del fluido o sólido de manera directa

desde un punto de referencia.

Figura 3.1. Medidores de sonda.

F

Figura 3.2. Medidores de nivel de cristal

.

Figura 3.3. Instrumentos de flotador por mecanismo de conexión

3.1.2. Instrumentos basados en la presión hidrostáticaEstos equipos son regidos por el mismo prinicipio de funcionamiento: Presión hidrostática, y utilizan la siguiente ecuación

ℎ¿P+PO

gρ Ec. 3.1 Relación entre en nivel y presión.

Donde: P= Presión en la parte inferior del tanque; Po = Presión atmosférica; ρ=¿Densidad; g= aceleración de la gravedad; h=¿

Altura o nivel del fluidoSi el tanque se encuentra cerrado, entonces Po = 0, pues sobre el no actúa la presión atmosférica.

3.1.1.1 .Medidores de sonda: Consisten en una regla o varilla de acero graduada o aforada, esta se introduce en el depósito del fluido el cual se debe encontrar a presión atmosférica, y se retira, el nivel será lo que el fluido halla mojado, cabe resaltar que la parte inferior de la varilla o regla debe llegar a la superficie del depósito (fig. 3.1-a). Otro instrumento que pertenece a esta clasificación es una varilla con un gancho (fig. 3.1 –b) y cinta y plomada (Fig. 3.1 –c), este último tiene un peso denominado plomada que hace que la cinta descienda en el fluido y la medición se realiza en la cinta graduada.

3.1.1.2.Nivel de cristal: El nivel de cristal o columna indicadora consiste en un cilindro de vidrio el cual se encuentra sujetado por barras de metal, este tiene 3 válvulas, 2 de cierre de seguridad en los extremos y una de purga, el funcionamiento se basa en que el líquido a medir dentro de la columna busca la misma elevación que en el depósito, sección rectangular, la medida de nivel se efectúa con un cristal de reflexión (El vidrio que está en contacto con el liquido está provisto de ranuras longitudinales que actúan como prismas de reflexión indicando la zona de líquido con un color oscuro, y la zona superior en contacto con el vapor de color claro) o por transparencia (Permiten medir directamente el nivel por medio de la graduación del nivel, además permiten ver las características visuales del líquido. A esta clasificación corresponden dos tipos de medidores de cristal, el nivel de cristal normal (Fig. 3.2 – a), el cual se emplea para presiones de hasta 7 bar. Y para presiones más altas de hasta 3103 kPa (31 bar) se emplea el nivel de cristal con una armadura metálica que lo protege. (Fig. 3.2. – b).

3.1.1.3.Instrumentos de flotador: Son usados principalmente en sistemas de líquido – gas, aunque también se puede implementar en interfases líquido – líquido con un peso apropiado del flotador; consisten en un flotador que se encuentra en la parte superior del líquido y conectado al exterior del tanque o deposito indicando directamente el nivel, del método empleado para acoplar el movimiento del flotador con el sistema indicador se clasifican en: conexión directa (Fig. 3.3 – a), si el flotador está unido al indicador por una cadena o cinta flexible que desliza un juego de poleas señalando el nivel en una escala graduada; conexión magnética, el movimiento del flotador es transmitido por medio de un acoplamiento magnético (Fig. 3.3. – b), este tipo de medidor tiene un tubo en el cual hay una pieza magnética suspendida por medio de una cinta, esta sigue al flotador en su movimiento y mediante la cinta o cable y un juego de poleas arrastra el índice del indicador de nivel situado en el exterior del tanque; conexión hidráulica (Fig. 3.3. – c), los cuales funcionan por variaciones de presión de un circuito hidráulico y señala en el indicador el nivel correspondiente.

3.1.2.1.Medidor manométrico: Este medidor consiste en un manómetro que se encuentra conectado en la parte inferior del tanque donde esta contenido el fluido, el nivel se mide por la presión que ejerce el fluido, en la Figura 3.4, se puede observar un sistema que mide el nivel de fluido en un contenedor por medio de un medidor manométrico.

Figura 3.4. Medidor de nivel Manométrico

Figura 3.5. Medidor de membrana.

Figura 3.5. Medidor de tipo Burbujeo.

Figura 3.7. Medidor de nivel conductivo

Figura 3.8. Medidor de nivel capacitivo

Figura 3.8. Medidor de nivel ultrasónico.

Figura 3.9. Medidor de radar

Figura 3.10. Medidor de nivel de rayos gamma.

3.1.2.2. Medidor de membrana: Este tipo de medidor consiste en un diafragma que tiene en su interior aire y en la parte superior una membrana que tiene contacto con el fluido, entonces la presión ejercida por el fluido hace que el aire se comprime (Fig. 3.5.), el nivel viene determinado por la Ec. 3.1.

3.1.2.3. Medidor de tipo Burbujeo: Este instrumento mide la presión necesaria para poder formar o sacar burbujas de una tubería que suele ser de 1/2” esta tiene un bisel por donde salen las burbujas, en el interior del tubo hay un gas que generalmente es aire y tiene un rotámetro que regula que el caudal sea el mismo, entonces la presión que ejerce el gas en el líquido para poder hacer salir burbujas se considera como la presión hidrostática de la columna de líquido contenida en el tanque (Fig. 3.5.)

3.1.3.4. Medidor Conductivo: Este tipo de medidor utiliza la conductividad del líquido, consiste en uno o varios electrodos y un relé electrónico que es excitado cuando el líquido moja a dichos electrodos. El líquido debe ser lo suficientemente conductor como para excitar y de este modo el aparato puede discriminar la separación entre el líquido y el vapor.

3.1.3.5. Medidor Capacitivo: Mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del tanque como se indica en la Fig. 3.8., la capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del líquido; en los fluidos conductores se emplea un electrodo normal, en fluidos conductores con conductividad mínima de 100 microhmios/c.c. el electrodo está aislado usualmente con teflón interviniendo las capacidades adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del líquido y el gas.

3.1.3.6. Medidor Ultrasónico: Este medidor se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación del eco depende del nivel del tanque, los sensores trabajan a una frecuencia de 20 kHz.

3.1.3.7. Medidor de radar: Este sistema emplea la propagación de una onda de microondas, y un oscilador que genera una frecuencia de barrido de 10 a 11 GHz y enfoca la señal sobre el líquido mediante una antena; la diferencia de frecuencias entre las señales de transmisión y de retorno es proporcional al tiempo empleado por las mismas.

3.1.3.8. Medidor de radiación: Consiste en un emisor de rayos gamma dispuesto en un lado del tanque y con un contador Geiger que transforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua. Como la transmisión de los rayos es inversamente proporcional a la masa del líquido en el tanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del líquido ya que el material absorbe parte de la energía emitida.

3.1.3.9. Medidor Láser: Consiste en un rayo láser enviado a través de un tubo de acero y dirigido por reflexión en un espejo sobre la superficie del fluido, la medida realizada es el tiempo que transcurre entre el impulso emitido y el impulso de retorno, un microprocesador convierte el tiempo al valor de la distancia, es decir, la lectura de nivel.

3.1.3. Medidores de nivel que aprovechan las características eléctricas

Figura 3.11. Medidor de nivel láser.3.2. Medidores de nivel de sólidos.

Figura 3.12. Detector de diafragma.

Figura 3.13. Medidor de nivel de cono suspendido.

Figura 3.14. Medidor de nivel tipo varilla flexible.3.2.1.4. Medidor Conductivo: Consiste en un electrodo dispuesto en el interior de unas placas puestas a masa y con el circuito eléctrico abierto. Cuando los sólidos alcanzan el aparato, se cierra el circuito y la pequeña corriente originada es amplificada actuando sobre un relé de alarma. Los sólidos deben poseer una conductividad eléctrica apreciable para poder excitar el circuito.

Figura 3.15. Medidor de nivel conductivo.

Figura 3.16. Medidor de nivel de paletas rotativas3.2.1. Detectores de nivel continuos.

Figura 3.18. Medidor de nivel de sondeo electromecánico.

Figura 3.19. Medidor de nivel de báscula.

3.2.1.2.Cono Suspendido: Consiste en un microrruptor montado dentro de una caja estanca al polvo, con una cazoleta de goma de la que está suspendida una varilla que termina en un cono, cuando el nivel de sólidos alcanza el cono, el interruptor es exitado.

3.2.1.3. Varilla flexible: Consiste en una varilla de acero conectada a un diafragma de latón donde está contenido un interruptor. Cuando los sólidos presionan ligeramente la carilla, el interruptor se cierra y actúa sobre una alarma. Este instrumento se ubica en la parte superior del tanque y para impedir que la caída del producto cause una alarma infundada se incorpora un relé de retardo.

3.2.1.5. Paletas Rotativas: Consiste en un eje vertical, dotado de paletas, que gira continuamente a baja velocidad accionado por un motor síncrono. Cuando el producto sólido llega a las paletas, las inmoviliza con lo que el soporte del motor y la caja de engranajes empiezan a girar en sentido contrario, el soporte del motor actúa consecutivamente sobre dos interruptores, el primero excita al equipo de protección y el segundo desconecta la alimentación eléctrica del motor con lo cual éste queda bloqueado. Cuando el producto baja al nivel y deja las palas al descubierto, un resorte vuelve al motor a su posición inicial liberando los microrruptores, de este modo el motor se excita con lo que las palas vuelven a girar, y la alarma queda desconectada.

3.2.2.1. Nivel de sondeo electromecánico: Consiste en un pequeño peso móvil sostenido por un cable desde la parte superior del silo mediante poleas. Un motor y un programador situados en el exterior establecen un ciclo de trabajo de peso. Este baja suavemente en el interior de la tolva hasta que choca contra el lecho de sólidos. Este baja suavemente en el interior de la tolva hasta que choca contra el lecho de sólidos. En este instante, el cable se afloja y un detector adecuado invierte el sentido del movimiento del peso con lo que este asciende hasta la parte superior de la tolva, donde se para y se reinicia el ciclo. Un indicador exterior señala el punto donde el peso ha invertido su movimiento indicando así el nivel en aquel momento.

3.2.2.2. Medidor de nivel de báscula: Mide el nivel de sólidos indirectamente a través del peso del conjunto tolva más producto; como el peso de la tolva es conocido, es fácil determinar el peso del producto y por lo tanto el nivel.

3.2.2.3. Medidor de nivel capacitivo: Su funcionamiento es similar a la medición de nivel de los líquidos (ver numeral 3.1.2.5)

Figura 3.20. Medidor de nivel capacitivo.

3.2.2.3. Medidor de presión diferencial: Consiste en dos orificios de purga de aire situados en el depósito por debajo y por encima del lecho, un instrumento transmisor neumático o electrónico mide la presión diferencial posterior de los dos orificios que depende del nivel del lecho fluidizado.

3.2.1.1. Detector de diafragma: Consiste en una membrana flexible que puede entrar en contacto con el producto dentro del tanque y que contiene en su interior un conjunto de palancas con contrapeso que se apoyan sobre un microrruptor. Cuando el nivel del sólido alcanza el diafragma lo fuerza venciendo el contrapeso y actuando sobre el microrruptor, este puede ser mecánico o de mercurio, puede accionar una alarma o actuar automáticamente sobre un transportador o maquinaria asociadas al depósito.

Figura 3.22. Medidor de nivel de ultrasonidos.

Figura 3.17. Medidor de nivel de radar de microondas.

Figura 3.18. Medidor de nivel de radiación.

4. CUADRO COMPARATIVO

MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS

EQUIPOPRINCIPIO DEL

FUNCIONAMIENTOCAMPO DE

MEDIDAPRESICIÓN1 PRESIÓN

MÁX. DEL FLUIDO (bar)

TEMPERATURA MÁX. DEL FLUIDO (°C)

Sonda Aforación Limitado, depende de el aforo del equipo.

0,5 mm Atmosférica 60

Cristal Reflexión 150 200Flotador Fuerzas de flotación 0-10 m ± 1 – 2 % 400 250Manométrico Presión hidrostática Altura de tanque ± 1% Atmosférica 60Membrana Presión hidrostática 0 – 25 m ±1% 60Burbujeo Presión hidrostática Altura de tanque ± 1% 400 200Presión diferencial

Presión hidrostática 0,3 m ± 0,15% a ± 0,5% 150 200

Desplazamiento Principio de Arquímedes 0 – 25 m ± 0,5 % 100 170

Conductivo Conductividad del fluido Ilimitado 80 200Capacitivo Constante dieléctrica del

fluido.0,6 m ± 1% 80 – 250 200 – 400

Ultrasónico Emisión de ondas ultrasónicas.

0,3 m ± 1 – 3 % 400 200

Radar Propagación de onda electromagnética (microondas)

0 -30 m ± 2,5 mm

Radiación Emisión de rayos gamma 0 – 2,5 m ± 0,5 – 2 % 150Láser Emisión de rayo laser 0 – 2 m ± 0,5 – 2% 1500

MEDIDORES DE NIVEL DE SÓLIDOSEQUIPO PRINCIPIO DEL

FUNCIONAMIENTOP.F.2 CONT.3 PRESICIÓN TEMEPRATURA

MÁXIMA DE SERVICIO °C

TANQUESAlto Bajo Abierto Cerrado

1 Se halla despejando de esta ecuación: P=Po−ρg h

Figura 3.21. Medidor de nivel de presión diferencial.

3.2.2.4. Medidor de nivel de ultrasonidos: Consiste en un emisor de ultrasonidos que envía un haz horizontal a un receptor colocado al otro lado del tanque, si el nivel de sólidos está más bajo que el haz el sistema entra en oscilación enclavando un relé; cuando los sólidos interceptan el haz, el sistema deja de oscilar y el relé se desexcita actuando sobre una alarma o sobre la maquinaria de descarga del depósito.

3.2.2.5. Medidor de radar de microondas: Consta de una fuente de microondas, situada a un lado del recipiente, y un detector en el lado opuesto, en la misma horizontal. Cuando el producto alcanza dicha horizontal, la señal deja de recibirse y se excita una alarma.

3.2.2.6. Medidor de nivel de radiación: Consiste en una fuente radiactiva de rayos gamma dispuesta al exterior del tanque y en la parte inferior del tanque, que emite su radiación a través del lecho de sólidos siendo captada por un detector exterior. El grado de radiación recibida depende del espesor de sólidos que se encuentra entre la fuente y el receptor.

Diafragma Palancas con contrapeso que al alcanzar determinado nivel activan un interruptor.

Si Si

No

±50 mm 60 Si Si

Cono suspendido

Al alcanzar determinado nivel activa un interruptor.

Si Si 50 mm 60 Si No

Varilla Flexible

Circuito electrónico que se activa con la presión ejercida por los sólidos.

Si No 25 mm 300 Si No

Conductivo Circuito oscilante RC. Si No 25 mm 300 Si NoPaletas rotativas

Motor que activa un interruptor al cambiar dirección de giro.

Si Si 25 mm 60 Si No

Medidor de radar

Radar de onda continua. – – ± 3 –10 mm 400 Si Si

Sondeo Electromecánico

Poleas que invierten su movimiento cuando el peso choca contra el sólido.

– –

Si

± 1% 60 Si No

Báscula Diferencia de pesos del silo o tolva cargados y vacíos.

– – ± 0,5 – 1 % 900 No Si

Capacitivo Constante dieléctrica del sólido.

– – 15 mm 150 Si Si

Presión diferencial

Presión diferencial entre dos puntos del almacenamiento.

– Si 300 Si Si

Ultrasonidos Emisor de ondas de ultrasonido.

Sí Sí ± 0,5 – 1% 150 Si Si

Radar Emisión de un haz de microondas.

Sí Sí ± 2 mm 150 Si

Radiación Emisión de rayos gamma. – – ± 0,5– 1% 1300 – Si

5. APLICACIONES5.1. MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS El medidor de sonda se utiliza generalmente en tanques de fuel oil o gasolina. El uso de Cinta y plomada es usado para el aforamiento de productos en tanques de almacenamiento de petróleo crudo y sus

derivados. Medir la cantidad de aceite de un automóvil, mediante una varilla graduada. Medición de nivel y volumen de líquidos en tanques y cisternas. Una de las aplicaciones del nivel de cristal es el control del nivel de una caldera de pequeña producción de vapor. Para mediciones de líquidos con sólidos en suspensión, emulsiones y líquidos muy corrosivos es utilizado el medidor de

burbujeo. En mediciones de nivel de pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión se hace uso de el medidor de nivel tipo

diafragma fijado con una brida para permitir la medida sin dificultad. El medidor de presión diferencial puede emplearse en la medida de interfases, la amplitud de la medida vendrá dada por la

diferencia entre las presiones sobre el diafragma del elemento, primero con el tanque lleno de líquido más denso y luego con el líquido menos denso.

Medir nivel con propósitos de inventario y fiscalización de productos se utilizan los medidores de flotadores con conexión de servodesplazador.

El medidor de nivel conductivo se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza relés eléctricos para líquidos con buena conductividad y relés electrónicos para líquidos con baja conductividad, además puede complementar al los niveles de cristal de vidrio de las calderas y se presta para la transmisión del nivel a la sala de control y a la adición de alarmas; este equipo es utilizado en el control de nivel de vidrio en fusión.

Los medidores de nivel ultrasónicos tienen aplicación especial cuando no puede establecerse contacto físico entre el instrumento de medida y el fluido, por ejemplo cuando este es muy corrosivo, cuando hay posible contaminación o adherencia de partículas del medio al dispositivo.

En las aplicaciones de alarma de nivel, los sensores vibran a una frecuencia de resonancia determinada, que se amortigua cuando el líquido los moja.

En la medición de nivel de metales fundidos se hace necesario el uso de medidores de nivel láser, pues la medida debe realizarse sin que haya contacto con el líquido.

5.2. MEDIDORES DE NIVEL DE SÓLIDOS Las aplicaciones típicas del cono suspendido son la alarma y el control de nivel en carbón, granos y caliza. El medidor de radar de microondas se aplica en la detección de bajo nivel de sólidos abrasivos. El medidor de nivel ultrasonido es adecuado para la mayor parte de los sólidos con mucho polvo, alta humedad, humos o

vibraciones, puede emplearse en materiales opacos y transparentes.

2Expresado en porcentaje o escala

3 P.F. = PUNTO FIJO; Proporciona una medida en uno o varios puntos fijos determinados.

Medidor de radar de microondas: Es altamente usado para determinar el nivel en productos o materias primas muy viscosas como el asfalto, también en la medición de sólidos abrasivos y agresivos, para polvo plástico, granulado, sales, fertilizantes, en la industria de los alimentos, para determinar niveles de harina, leche en polvo, azúcar, cereales, arroz; entre otros.

El medidor de paletas rotativas es usado en los sólidos granulados; generalmente utilizado en inyectoras y extrusoras de plástico.

Para sólidos cuya granulometría sea mediana a pequeña se utiliza el medidor de membrana. Para tolvas y silos por lo general el medidor de nivel de báscula es ampliamente usado.

6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOSMÉTODO VENTAJAS DESVENTAJASSonda Económico, preciso Manual, en líquidos sin olas, solo tanques abiertosCristal Seguro, preciso, permite apreciar el color,

características o interfase del líquido.Susceptibles a ensuciarse cuando son líquidos como el caramelo y pegajosos, lectura a distancias limitadas, sólo es una indicación local.

Flotador Simple, independiente de la naturaleza líquida, puede emplearse en tanques cerrados, abiertos, a presión o al vacío.

Posible agarrotamiento, las partes móviles están expuestas al fluido y pueden romperse, el tanque no puede estar sometido a presión, el flotador debe mantenerse limpio.

Manométrico Económico Tanques abiertos, fluidos limpios, el campo de medida es limitado, no líquidos que coagulen, corrosivos o con sólidos en suspensión, el nivel viene influido por las variaciones de densidad de líquido.

Membrana Económico, versátil Tanques abiertos, está limitado a distancias no mayores de unos 15.

Burbujeo Interfase líquido, uso en tanques cerrados y abiertos Mantenimiento, contaminación con líquido.Presión Diferencial

Fácil limpieza, robusto, permite medir interfases Posible agarrotamiento, en tanques cerrados hay posible condensación de los vapores en el tubo de conexión al instrumento.

Desplazamiento Versátil, puede usarse en la medida de interfase de 2 líquidos inmiscibles.

Expuesto a corrosión, presenta el riesgo de depósito de sólidos o de crecimiento de cristales en el flotador.

Conductivo Resistencia a la corrosión, dispone de un temporizador de retardo que impide el enclavamiento ante una ola de nivelo perturbación momentánea, es versátil, sin partes móviles, campo de medida grande.

Líquido conductor

Capacitivo Todo tipo de tanques y líquidos, sistema sencillo, ligeros, buena resistencia a la corrosión, de fácil limpieza.

Recubrimiento del electrodo, no apto para líquidos que tienen sólidos en suspensión, vapores o burbujas pues afectan la constante dieléctrica.

Ultrasónico Adecuados para todo tipo de tanques y líquidos o fangos, es posible construirlo a prueba de explosión.

Sensible a densidad, dan mediciones erróneas cuando la superficie del nivel del líquido no es nítida (hay espuma, etc), se puede producir eco.

Radar Todo tipo de tanques y líquido con espuma, la medida no es influida por las variaciones de densidad ni por la temperatura.

Sensible a la constante dieléctrica

Radiación Todo tipo de tanques y sin contacto con el líquido, cuando hay presiones muy elevadas al interior del tanque.

Fuente radiactiva, la fuente tiene que ser blindada.

Láser Todo tipo de tanques y sin contacto de líquido. LáserMEDIDORES DE NIVEL DE SÓLIDOS

METODO VENTAJAS DESVENTAJASDiafragma Bajo costo, sensible a materiales de variada densidad No admite materiales granulares con Dp > 80 mm.

Tanques a Baja presión.Cono suspendido Bajo coste Debe estar protegidoVarilla Flexible Muy sensible Relé retardo, sólo nivel altoConductivo Tanques a presión Limitado a materiales que tengan una

conductividad de 1 a 1,4 * 10 ^-7 mho.Solo puede emplearse como alarma de nivel alto o niveles intermedios.

Paletas rotativas Materiales diversos a prueba de explosión Tanques abiertos o a baja presión (máximo 10 kg/cm2)

Sondeo electromecánico

Sencillo Resistencia mecánica mediaCoste elevado

Báscula Preciso y seguro, altas presión y temperatura Materiales aislantes, calibración individual, adherencias de producto, costoso.

Capacitivo Bajo Coste Coste medio, posible obturación del orificio de purga, limitado a materiales en forma granular o en polvo que sean buenos aislantes.

Presión diferencial Respuesta rápida Costo medioUltrasonidos Materiales opacos y transparentes, a prueba de

explosiónCosto medio, si la superficie del material no es nítida es susceptible a dar señales erróneas.

Radar Productos muy viscosos Costo elevado, necesita supervisacion de seguridad,

Radiación Tanque sin aberturas, productos corrosivos y peligrosos, altas presiones y temperaturas, admite control neumático electrónico.

Costo elevado, necesita supervisión periódica, debe calibrarse para cada tanque, no puede aplicarse a materiales que les afecte la radiactividad.

7. CRITERIOS DE SELECCIÓN Y DISEÑO

7.1. CRITERIOS DE SELECCIÓN. Naturaleza de sólidos o fluidos. Agresividad química y física. En los fluidos, existencia de espuma. En los sólidos ángulos de talud. Campo de medida deseado y condiciones de proceso, olas o remolinos. Tipo de tanque o contenedor, y disposición del instrumento de medida. Precisión requerida. Inversión económica, costos. En el caso de los medidores de láser o radiación, que la medida de nivel no afecte la calidad de materias primas o

productos. Condiciones de instalación. Tecnología disponible. Facilidad de mantenimiento y calibración. Para los sólidos, tamaño de partícula, si forman o no polvo, o humos. Si es necesario observar la interfase entre fluidos.

7.2. CRITERIOS DE DISEÑO. Forma del recipiente en el cual se debe medir el nivel del líquido, el grado de exactitud depende de la forma del

recipiente, ya que en un recipiente alto y de pequeño diámetro puede medirse más exactamente que otro aplanado y de diámetro grande.

Altura del contenedor. Dureza del sólido. Determinar el punto máximo y mínimo del nivel, así como el punto de referencia. Presiones y temperaturas de operación. Operación unitaria a determinar el nivel, así como los equipos que están involucrados. Viscosidad del líquido a medir. Precisión del instrumento. Corrosión que el fluido puede generar en el equipo. Costos de materiales. Necesidad de controlar posibles errores en la medida, como ecos (instrumentos que se fundamentan en emisiones de

ondas), olas, formación de espuma y burbujas. Leyes o normas vigentes acerca de dimensiones y demás características del medidor.

8.REVIEW

La medición de nivel juega un papel fundamental en la vida cotidiana, pues experimentamos el uso del nivel en muchas acciones del día, desde medir la cantidad de agua en mL para poder preparar un café, hasta el momento de medir la cantidad de aceite o nivel en el automóvil; y en la industria pues permite tener control sobre la cantidad de materias primas, insumos y productos en un proceso, al ingeniero le resulta muy útil ya que puede realizar balances para determinar los pesos o volúmenes que deben entrar a un proceso y la cantidad que se va a obtener conociendo la disponibilidad de materias primas. Los instrumentos usados para medir el nivel se clasifican en dos grandes grupos, medidores de nivel de líquidos y medidores de nivel de sólidos.Los medidores de nivel de líquidos se subdividen en: Medidores de medida directa: Sonda, cinta y plomada, nivel de cristal, de flotador. Basados en la presión hidrostática: Manométrico, de membrana, tipo burbujeo, de presión diferencial de diafragma. Los que se fundamentan en las características eléctricas del fluido: Medidor de nivel resistivo, conductivo, capacitivo,

ultrasónico, de radiación y láser.Los medidores de nivel de sólidos se divide en: Detectores de nivel de punto fijo: Detector de diafragma, cono suspendido, varilla flexible, conductivo, paletas rotativas,

de radar de microondas. Detectores de nivel continuos: Medidor de nivel de sondeo electromecánico, nivel de báscula, capacitivo, de presión

diferencial, de ultrasonidos, de radar de microondas.Dependiendo de las necesidades de medida de la variable, se procede a estudiar el tipo de fluido o sólido, su naturaleza y características con el objetivo de seleccionar que medidor soluciona los requerimientos, un criterio muy importante a considerar son los costos y variables de proceso (temperatura, presión, etc.)

Aplicaciones hay varias, podemos encontrar medidores de nivel en industrias de alimentos, tratamientos de aguas, envasado y embotellado de gaseosas o agua, en minería, en industria de la construcción, medición y control de altos hornos, fundición de vidrio, entre otros.

ENGLISH VERSION

The level measurement plays a fundamental role in our daily lives, for we use levels in many occupations during the day; from measuring the amount of water in milliliters (mL) to prepare coffee, to the moment we use levels for measuring the amount of oil in our cars; as well as in the industry for it allows to have the control over the amount of raw materials, inputs and outputs in a process. It is more useful for the engineers since they can do balances to determine the weights and volumes that must be entered in a procedure, and the results it is going to produce since knowing the availability of the raw materials. The instruments that are used to measure the level are classified in two main groups: Liquid and solid level meters. The liquid level meters are subdivided into: Direct measurement meters, which include: plummet, measuring tape and plumbing, Glass level meter, and float level meter. Meters based on the hydrostatic pressure: manometric, membrane meter, bubbling type meter, differential pressure diaphragm

meter. And also the ones founded in the electric characteristics of a fluid: Resistive, conductive, capacitive, ultrasonic, of radiation, and

laser level meters. The solid level meters are divided into: Fixed point level detectors: Diaphragm detector, suspended cone, Flexible rod, conductive detector, rotary vane, radar detector and

microwave detector. Continuous level sensors: electromechanical probe level, scale level, capacitive, differential pressure, ultrasound, radar, and

microwave sensors.Depending on the needs measurements of the variable, the next step would be the study of the type of fluid or solid, its nature and other characteristics in order to select the best meter that can address the requirements. A very important criterion to consider is the cost and the process variables, such as, temperature, pressure, etc. There are several applications for these level meters. We can find level meters in food factories, in water treatment industries, industries of packaging and bottling of soft drinks or water, mines (mining industries), construction factories, measurement and control of blast furnaces, glass melting factories, among others.

9.BIBLIOGRAFÍA

CREUS, Solé Antonio. Instrumentación Industrial. 6ta Ed., Boixareu Editores.

PERRY, Manual del Ingeniero Químico. 6ta Ed. Mc. Graw Hill.

http://amasd.upb.edu.co/es/pregrado/control1/control1_nivel.pdfhttp://www.cmbcontrol.com.mx/pdf/mjk_medidor_nivel_shuttle.pdfhttp://www.slideshare.net/uzzi28/investigacion-de-instrumentos-de-medicin-directahttp://prof.usb.ve/srevolla/Archivos/Instru/Instrument%20nivel.pdfhttp://www.silge.com.ar/hojtec/nivelco/nivliq.pdfhttp://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/morales_h_oe/capitulo1.pdfhttp://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/3956/8/BVCI0003320_18.pdfhttp://www.herrera.unt.edu.ar/controldeprocesos/Tema_3/Tp3a.pdfhttp://www.vega.com/downloads/AL/ES/34137-ES.PDFhttp://www.festo-didactic.com/es-es/productos/nuevo-automatizaci-n-de-procesos/estaciones/estaci-n-de-llenado.htm?fbid=ZXMuZXMuNTQ3LjE0LjE4LjEwODIuNDc4OAhttp://en-co.wika.de/upload/BR_ProductreviewLM_es_es_14383.pdfhttp://www.industriaynegocios.cl/Academicos/AlexanderBorger/Docts%20Docencia/Seminario%20de%20Aut/trabajos/2001/Alvarez%20Labarca/Medicion%20de%20NIveles.htmhttp://www.rosemount-tankradar.com/upload/downloads/Pro_ps_ultimateradar_107019_ed1_Sp.pdfhttp://www.mavainsa.com/documentos/10_instrumentacion.pdf